9
kubik besar a = b = c dan besar sudut untuk masing-masing adalah α = β = γ
= 90
o
. Pada temperatur ruang parameter kisi GaN struktur kubik adalah a =4.52 Å. GaN struktur kubik memiliki sel satuan kubik yang mengandung
empat atom Ga dan empat atom N. Struktur ini memiliki kisi kubus pusat sisi face center cubic. Masing-masing atom pada struktur ini terletak di
tengahtengah sisi tetrahedron yang memiliki empat atom tetangga terdekatyaitu atom-atom yang terletak di masing-masing sudut tetrahedron.
GaN struktur kubik masing-masing atom Ga berikatan dengan empat atom N tetangga terdekat, seperti ditunjukkan pada Gambar 2.1.
GaN struktur kubik lebih menguntungkan untuk pembuatan piranti elektronik karena sifat simetri
kristalografi yang tinggi Okumura et al, 1997 dan tidak mengalami polarisasi spontan Yoshida, 2000, tetapi film tipis GaN struktur
kubik tidak stabil terhadap temperatur tinggi Manasreh, 1997.
2.3 Struktur GaN Heksagonal
GaN dengan struktur kristal heksagonal, masing-masing atom N berikatan dengan empat atom Ga tetangga terdekat, seperti ditunjukan pada
Gambar 2.2. GaN struktur wurzite memiliki sel satuan heksagonal. Untuk struktur kristal heksagonal a = b
≠ c, dan besar sudut masing-masing adalah α =
β = 90
o
, γ = 120
o
. Masing-masing sel satuan heksagonal memiliki 6 atom dan memiliki dua konstanta kisi, yaitu a dan c. Film tipis GaN yang
ditumbuhkan pada substrat safir dengan sel satuan heksagonal, memiliki sel satuan heksagonal Nahm et al, 2000. GaN struktur heksagonal memiliki
10
berat molekul 83,728 gmol. Pada temperatur ruang parameter kisi GaN adalah a = 3,1892
± 0,0009 Å dan c = 5,5180 ± 0,0005 Å. Pada temperatur 300K, GaN memiliki indeks bias 2,29. Film tipis GaN
bersifat insulator jika ditumbuhkan pada tekanan gas nitrogen tinggi dan bersifat lebih konduktif jika ditumbuhkan pada tekanan gas nitrogen rendah.
Ini disebabkan karena ada kekosongan vacancy nitrogen pada film tipis GaN Molnar and Moustakas, 1993.
2.4 Substrat
Kualitas kristal film tipis yang dihasilkan bergantung pada substrat yang digunakan dalam penumbuhan film tipis GaN. Film GaN pada umumnya
ditumbuhkan secara heteroepitaksi pada substrat karena belum tersedia substrat GaN dalam ukuran besar. Safir sering digunakan untuk penumbuhan
material III-nitrida termasuk GaN. Safir bersifat transparan, stabil pada suhu tinggi, harganya relatif lebih murah dibandingkan SiC dan tersedia kristal
tunggal dalam ukuran besar dengan kualitas baik. Penumbuhan di atas safir Gambar 2.2. Struktur sel satuan heksagonal GaN Pankove Moustakas,
1998:168 =
Atom N
=
Atom Ga
11
telah menghasilkan kualitas film yang baik dengan kesalahan bidang orientasi yang kecil dan tidak menunjukkan fase GaN kubik.
Subtrat lain yang dipergunakan dalam penumbuhan film GaN adalah SiC, Si, ZnO, GaAs, MgAl
2
O
3
dan quartz. SiC sebagai substrat dalam penumbuhan GaN sangat potensial dikarenakan mempunyai struktur
heksagonal dengan ketidaksesuaian parameter kisi sekitar 3,5 Bernard, 1998 dan koefisien termal yang sesuai dengan GaN. SiC stabil pada
temperatur tinggi dan mempunyai konduktifitas termal yang baik dan celah pita yang lebar. Namun harga SiC sangat mahal dibandingkan safir dan
beberapa kesulitan dalam preparasi permukaan substrat. Si merupakan kristal tunggal yang tersedia dalam ukuran besar dengan harga yang lebih murah
dibandingkan dengan subtrat lain yang lazim digunakan untuk epitaksi GaN. Si mempunyai sifat konduktifitas termal yang baik dan laju etsa yang tinggi.
Penumbuhan GaN di atas substrat Si agak sulit dilakukan karena adanya ketidaksesuaian parameter kisi, struktur kristal dan koefisien termal Zhou,
1996. Subtrat ZnO mempunyai struktur yang sama yaitu heksagonal
terhadap GaN dengan ketidaksesuaian kisi sekitar 2. Namun ZnO tidak tersedia secara komersial dan sulit memperoleh permukaan ZnO yang halus
dalam pengetsaan. Subtrat GaAs mempunyai sifat tidak stabil terhadap kenaikan temperatur dan celah pita energi yang sempit dengan ketidaksesuain
kisi 20 Zhou, 1999. Sifat subtrat GaAs tersebut tidak cocok untuk piranti elektronik yang bekerja pada daya dan temperatur tinggi.
12
2.5 Lapisan Penyangga Buffer Layer
